MAZDA、ベンツ、BMWのディーゼルエンジン。 https://www.youtube.com/watch?v=pem

MAZDA、ベンツ、BMWのディーゼルエンジン。 https://www.youtube.com/watch?v=pemuetBJMfQ https://www.youtube.com/watch?v=s03fUImQ6Dk 一口にディーゼル車と言っても三者三様でそれぞれNox対策が違っていたことを知りました。 ベンツのように尿素でNOxを処理 BMWのように再び取り込んで燃焼させエンジンの温度を下げNOxを減らし触媒で処理 MAZDAのように圧縮比を下げ温度を下げNOx自体が出ないようにしてしまう MAZDAが出力面でベンツやBMWに負けない能力を発揮できるようになればMAZDAが無敵ということでしょうか？ BMWはスポーティさを売りにしてるだけに出力の面で劣ると商売になりませんし、ベンツも走りやアウトバーンでの高速走行の為に出力を落とせない事情もありますし。 MAZDAは近い将来的にはベンツやBMW並の出力アップは可能なのでしょうか？ それともベンツやBMWが NOxを極限まで減してしまうのとどちらの方が現実的に早く実現可能なのでしょうか？ 三者の中でどれが一番工業製品として優れているのでしょうか？ それぞれ課題はありますが一番課題クリアが容易なのはどこでしょうか？ BMWはディーゼル固有のスロットルを抜いたときの減速感や踏んだときの加速感の完成度の高さが極上だと評されます。 その点MAZDAはディーゼルの持つ面白さが欠け、ガソリン車に匹敵するディーゼル車を作りました的な車？ MAZDAがディーゼルエンジンの持つ面白さを引き出せれば文句無しのエンジン？

ken1200001111azさんへ 望まれている回答の方向性とは違うかもしれませんが。。。f(^^;) >三者の中でどれが一番工業製品として優れているのでしょうか？ >それぞれ課題はありますが >一番課題クリアが容易なのはどこでしょうか？ SKYACTIV-D、です。 何故か? それは、理想の膨張比14を他社に先駆けて一早く実現して来たから、です。 エンジンは、燃焼で得た高圧を膨張させて仕事に変換し、取り出す物である。 これは良いですか? d(^^) では、一体幾ら位膨張させるのが良いのか? 大きく膨張させればさせる程、仕事への変換効率は上がって行きます。が、これは純然たる理論的な事。 実際にエンジンを作ると成ると、膨張比を高くしようとすればする程に、ロングストロークなデザインに成って行きます。増してやディーゼルは、燃焼室をピストン内に深く深く掘り込んで作るだけに、平皿形状で済むガソリンよりも更に小ボアロングストロークに成る。。。 Excel等が普及しましたので、排気量を一定にしつつ、ボア／ストローク比を変えながら、ピストンとシリンダーの擦動面積を計算してみて下さいな。ロングストロークに成れば成る程、擦動面積が嵩んで来る事が判るでしょう。 仕事に変換する効率が上がる一方で、擦動面積が増えて摩擦損も嵩んで来る。 だから、両者は拮抗してどこかで効率のピークを描き、それ以上では却って低下して行ってしまう。。。 では、どの位膨張させるのが良いのか? 燃料代が一日に百万以上も掛かる大型商船の世界では、超ロングストローク超低回転型(正調)ディーゼルサイクルディーゼル https://www.ihi.co.jp/du/topics/document/oounabara.pdf の様に進化して、圧縮比11〜12の間に落ち着いて来ています。 着火し易い軽油を燃料として、もっと高速回転型で、ピストンにコンロッドが直結しているサバテサイクルディーゼルではどうか? 古くから識者が目算を付け、近年は計算もされる様に成った結果、膨張比14近辺が最良、と判って来たのでした。 でも、圧縮比が14だと ・圧縮上死点温度が高過ぎて自己不正着火で壊れちゃうガソリン ・圧縮上死点温度が低過ぎて低回転低負荷での綺麗な燃焼も冷間始動性も得られないディーゼル という事で、どちらも簡単には採用出来ないままの日々が続いて来ました。 そんな中から、充填効率が最大に成る吸気弁閉じ時期よりも前後にズラした「ミラーシステム」によって(遅閉じ or 早閉じ)、膨張比14に対して圧縮比だけを下げるアトキンソンサイクルミラーシステムエンジンが、徐々に一般化して来ました。 (正調アトキンソンサイクルはコジェネ用ホンダEXlinkなれど、この複雑なクランク軸を安く作るのは難しい。何せアトキンソンエンジンが登場したのは134年も前の事!) では、ディーゼルは? 過給との合わせ技で圧縮比 × 過給圧と考える事にして、理想の低圧縮比14を採用する事にした。けど、入手し易いTurboでの過給だと、下がスカスカで圧なんぞ得られない。 ので、大小を組み合わせるシーケンシャルTurboとし、出来るだけ幅広い回転領域で過給圧が得られる様に努めた。しかも、最新の直列型で。 でもそこはやっぱりTurbo。どうしても極低回転や始動時には過給圧が得られない。 ので、ディーゼルには本来不要な筈のスロットルバルブを装備した。。。 その昔、京大の教授が、ディーゼルにスロットルバルブを適用すると、冷間始動性が劇的に改善される、という研究発表を行ないます。 吸入新気を無理矢理に狭い隙間に通すと、与えられた運動エネルギーが圧縮上死点温度昇温に転化する。ので火点きが良く成る。。。 えぇ? でも吸入負圧が生じた分は充填効率が下がるから、殴ってさするで合い子でポン、メリットは無いんじゃないのか? ⇒ フロンの様な分子量が大きいガスならその通りだが、空気、且つセルモーターの弱々しい回転なら、負圧で目減りする分は僅少。しかし昇温するのでメリット大。。。 ホントかなぁ? と自社の低温試験室で追試をしたのがこのお方。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%BC%E5%9D%82%E5%BC%98 曰く、-35℃とカキンコキンに冷やされて、インマニを外されたエンジンは、下敷でポートを塞がれた気筒だけドドッ、ドドッと着火したとの事。 「じゃあ、、、吸気絞りに加えて排気弁をちょこっと開けたらどうよ?」 これが、冷間始動性の劇的改善所か、やっとこさ始動に成功しても10分以上も毒ガス紫煙(アルデヒド類)を垂れ流す状態 https://www.youtube.com/watch?v=Nlk0AjvT6yY だった当時のエンジンが、始動直後からオパシティ(煙)零に成るという大進化を遂げた技術だったのでした。 現在、VGベーンのTurboがディーゼルに重用されるのは、ベーンを絞った事によって高まる排圧が、燃焼室内に居残る排ガスを自己EGRとして利用出来るので、マイナス面がマイナスに成らないから、です。 =======(閑話休題)======= この様に、やりたくでも中々出来なかった理想の低圧縮比化、理想の膨張比化、に一番乗りして来たのだから、文句無しにトップランナーだと言えるでしょう。NOx云々なんて、裏ドラです。d(^=^;) し、更なる低減が求められるなら、他社並に、NOx吸蔵触媒だろうが尿素SCRだろうが付け加えればよろしい。(高く成ってしまうケド) それだけマージンを持っていると言う事が既に、先を歩んでいる事の証、なのです。(独からTVも取材に来たし) >MAZDAは >近い将来的にはベンツやBMW並の出力アップは可能なのでしょうか？ 可能です。が、必須技術が在ります。それは、吸気弁の閉じ時期を連続可変にする事で、圧縮比"だけ"を連続的に下げて行ける様にする事。 先ず、過給器にどんな物を使っても良いので、高過給圧を掛けます。と、燃焼室内最高圧が限界とされている200kg/cm^2に近づいて行きます。 そのままじゃ割れる。から圧縮比を下げる。けど、この時に大事な膨張比も一緒に下げたんじゃ、かつてガソリンエンジンで燃費激悪の評判が定着してしまった様に、良い事が在りません。ので、膨張比は14を保ったまま、圧縮比だけ過給圧に応じて下げて行ける様にする。 これをウェイストゲートやプレッシャーリリーフ弁の様な、折角の圧を逃がしたり捨てちゃう様な事をすると、出力Upはするかもしれなけれど、熱効率が稼げません。結果、燃費も改善出来ない。 吸排気弁に使われているポペット弁は、ちょっとリフトした所で開口面積が急に大きく開く特性を示すので、スロットルバルブの様な(負)圧や縮流が発生し難い、意外と良い構造なのだそうです。から、吸気弁閉じ時期を早く閉じてしまう事で吸気行程長その物を長短させ、吸気量、更には圧縮比をこれで制御する様にする。 ロス無く圧縮比を下げるのですから、過給器の効率が良ければ良い程、そして多段過給や異種の組み合わせ(ハイブリッド過給)でも、何不自由無く制御出来る様に成る訳です。 なら、出力Up出来るでしょ? d(^_^) 但し、Turboだけでチューニングしようとしても、下と上のバランスを取るのが難しいでしょう。3段シーケンシャル何て聞きたくも無いし。(苦笑) なので、機械式過給器とのハイブリッド過給にする事が望ましい。のですが、古臭いルーツ送風器は出番じゃありません。 内部圧縮を持たないが為に、出口が開いた途端に、過給気が中へ激しく逆流しちゃう。から煩いし新気が昇温して出力Upしないし、そのくせ駆動馬力は食う。から、内部圧縮を持つ「コンプレッサー」だけが、今後は登場の機会を伺う事に成るでしょう。(内部で圧縮すれば、出口が開いたらそっと送り出せる) 結果、主たる過給器はリショルム等の内部圧縮を持つ事で高効率な機械式に成り、従として、排ガスエネルギー回生や高回転高出力領域を担うTurboが加わる、と言う構成にして行く事が望まれている訳です。 NOxを減らすのと、出力Upする事の、どちらが難しいか? マツダは既に理想の低圧縮比化に成功している訳ですから、後はマイナス要因を出ない様にしつつ、過給圧を上げて行くだけ。 でも他社は・・・ ディーゼルは、空気だけ吸い込んで圧縮し、得た高温雰囲気中に燃料を吹き込んで燃やします。 吹き込むと言う事は、燃料液滴の1粒1粒の周囲から燃えて行く。と言う事は局部的な超高温が発生し、本来燃えない筈の窒素が酸素と結合してしまう。 一方で、簡単に言えば燃え残り、火炎の中を後続の燃料霧が潜れば、炭化水素から燃え易い水素だけが奪われ、燃え残った炭素同士が手を繋ぎ合って巨大化し、黒煙の素である煤に成長する。 昔からλ=1.3と言われ、吸い込んだ空気の3割方を余らせる位しか燃料を吹き込めないのがディーゼル、と言われて来ました。 つまり、噴射量を増やして行くと、ある所から黒煙とNOxが両方同時に急増し始める。から、ここが最大出力点として定まり、それ以上の噴射は出来ず、常に余剰酸素を吐き出す存在なのです。 これをガソリンエンジンの様に、酸素を使い尽くす理論空燃比迄増やして行けるか? 着火後も燃料の供給が続く「拡散燃焼」を使い続ける限り、これは無理でしょう。 と成ると、充填効率 or 過給圧Upするしか無い。その為には先ず圧縮比低下が必須で、それに成功した会社と未だな会社、、、と言う事に成る訳です。 中々難しいですよね。疑問が有れば補足なさって下さいな。d(^^)